高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律课时练习

课时1楞次定律分层作业夯实基础（2）第二章电磁感应2021_2022学年高二物理选择性必修第二册（人教版2019）

练习

一、单选题，共10小题

1．两个环A、B置于同一水平面上，其中A是边缘均匀带电的绝缘环，B是导体环。当A以如图所示的方向绕中心转动时，B中产生如图所示方向的感应电流。则（　　）

A．A可能带正电且转速减小

B．A可能带正电且转速恒定

C．A可能带负电且转速减小

D．A可能带负电且转速增大

2．如图所示，在一条形磁铁旁有一竖直放置的金属线圈，当线圈从位置1竖直下落至位置2的过程中，从左向右看，线圈中的感应电流的方向为（　　）

A．始终顺时针

B．始终逆时针

C．先顺时针后逆时针

D．先逆时针后顺时针

3．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则（     ）

A．若线圈向右平动，其中感应电流方向是

B．若线圈竖直向下平动，有感应电流产生

C．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是

D．当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是

4．如图所示，一个闭合梯形导线框位于竖直平面内，其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且距离很近（但不重叠）的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。不计空气阻力，线框从实线位置由静止释放至运动到下方虚线位置的过程中（　　）

A．穿过线框的磁通量先增大后减小 B．线框中感应电流的方向先逆时针后顺时针

C．线框受到的安培力方向先竖直向上后竖直向下 D．线框运动的加速度一直不超过重力加速度

5．如图所示，和分别是线圈的两个端点，是线圈的中心抽头，和分别与平行金属导轨连接，导轨平面垂直于匀强磁场。导轨上的金属杆贴着导轨向左加速切割磁感线时，设、、三点的电势各为、、，则（　　）

A．， B．，

C．， D．，

6．圆盘发电机的示意图如图所示，铜盘安装在水平的铜轴上，且处于水平向右的匀强磁场中，两块铜片、分别与铜轴和铜盘的边缘接触，原线圈与副线圈共用一根铁芯。当电流从灵敏电流计G的左端接线柱流入时，指针就会向右偏转，反之左偏。当铜盘按图示箭头方向转动时，下列说法正确的是（　　）

A．铜片处的电势高于铜片处的电势

B．铜盘匀速转动时，电流计G的指针向左偏转

C．铜盘加速转动时，电流计G的指针向右偏转

D．铜盘减速转动时，电流计G的指针向右偏转

7．长沙磁悬浮中低速城市轨道交通线路是中国首条拥有完全自主知识产权的磁浮铁路，全长18.75km，设计时速100km/h。小明学习了电磁感应的知识后对磁悬浮列车产生了很大的兴趣，他特意去长沙体验乘坐了磁悬浮列车。回家后，他查找了相关资料并和同学一起设计了一个磁悬浮实验，他找来了一个金属圆盘，用绝缘细线系在圆盘中心把它水平吊起来，再在圆盘下放置一螺线管，调整至细线、圆盘中心轴线、螺线管中心轴线共线（如图甲所示），规定图中螺线管中通的电流方向为正方向，他们给螺线管通以图乙所示的电流，并对金属圆盘何时能产生磁悬浮效应有不同的看法，其中正确的是（　　）

A．t1时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”

B．t2时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”

C．t3时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”

D．t4时刻金属圆盘受向上的磁“浮力”

8．据媒体报道，我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统，该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是（　　）

A．若将金属环置于线圈的右侧，则金属环将不能弹射出去

B．金属环向左运动的瞬间有扩大趋势

C．增加线圈的匝数，不会影响金属环的加速度

D．合上开关S的瞬间，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流

9．下列说法正确的是（       ）

A．由UEd可知，在匀强电场中两点间的电势差U等于电场强度E乘以两点间的距离d

B．由可知，若通电导线在某空间未受磁场力，则表明该空间不存在磁场

C．楞次定律其实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现

D．由UEIr可知，当电路处于断路状态时I0，EU。所以，电源电动势就是断路状态时的路端电压

10．如图所示，一通有图示方向恒定电流的长直导线和一单匝闭合金属线圈放在光滑的水平面上，现给线圈一个初速度，的方向与电流方向的夹角为，电流足够大，则下列说法正确的是（　　）

A．线圈最终停在水平面上

B．线圈中感应电流沿逆时针方向

C．线圈中的感应电流大小恒定

D．线圈最终以的速率做匀速直线运动

二、多选题，共4小题

11．如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中，则（　　）

A．车将向右运动

B．车将向左运动

C．条形磁铁会受到向左的力

D．车会受到向左的力

12．如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示。金属棒始终保持静止，则在时间内（　　）

A．中的感应电流方向从a到b B．中的感应电流大小不变

C．中的感应电流逐渐减小 D．所受的安培力保持不变

13．如图所示，通电直导线和平行直导线放置的闭合导体框，当通电导线运动时不与导体框接触且始终在导体框的左侧，以下说法正确的是（　　）

A．当导线向左平移时，导体框中感应电流的方向为

B．当导线向左平移时，导体框中感应电流的方向为

C．当导线向右平移时，导体框中感应电流的方向为

D．当导线向右平移时，导体框中感应电流的方向为

14．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω。规定线圈中感应电流I 的正方向从上往下看是顺时针方向，如图所示。磁场的磁感应强度B随t的变化规律如图所示。则以下说法正确的是（　　）

A．在时间0~5s内I的最大值为0.1A

B．在时间0~5s内I的方向先逆时针后顺时针

C．在时间0~5s内，线圈最大发热功率为1.0×10-4w

D．在时间0~5s内，通过线圈某截面的总电量为零

三、填空题，共4小题

15．把一个用丝线悬排的铝球放在电路中的线圈上方，如图所示，在下列三种情况下，悬挂铝球的丝线所受的拉力的变化情况：

（1）当滑动变阻器的滑片向右移动时拉力______；

（2）当滑片向左移动时，拉力______；

（3）当滑片不动时，拉力______。（均选填“变大”“变小”或“不变”）

16．（1）如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________（填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（2）如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。

17．如图所示装置中，绕在铁芯上的两组线圈和，分别和光滑水平导轨相接，导轨上放置金属杆和，只考虑金属棒电阻，其他电阻忽略不计。某同学通过实验研究杆运动对杆的影响。若该同学控制杆向左匀速运动，杆将______；若发现杆向左移动，则杆______。

18．用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从________（填“a到b”或“b到a”）。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像应该是________。

四、解答题，共4小题

19．月球探测器在月面实现软着陆是非常困难的，为此科学家们在实验探索过程中设计了一种电磁阻尼缓冲装置，其原理如图所示。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，它由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd，指示灯连接在cd两处；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触仿真水平月面时，滑块立即停止运动。

（1）请运用已学知识分析该装置是如何实现缓冲的；

（2）简要阐述该装置在缓冲过程中能量是如何转化的。

20．如图所示，是矩形导线框abcd的对称轴，线框左半部分处于垂直纸面向外的匀强磁场中，据此完成表内容。

21．如图甲，螺线管匝数匝，横截面积，螺线管导线电阻，电阻，磁感应强度B的图像（以向右为正方向）如图乙所示，求：

（1）电路中感应电流的大小和流过电阻R中的电流方向；

（2）电路横截面通过的电荷量为的过程中，R产生的焦耳热；

（3）如图丙，导轨水平放置磁感应强度为，平行导轨宽，电阻，其他电阻不计．若要回路中产生与图甲中相同的大小的感应电流，导体棒应以多大的速度匀速运动。

22．如图，磁场中有一正方形闭合线圈线圈平面与磁场垂直，已知线圈的匝数匝，边长，电阻．磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图．取垂直纸面向里为磁场的正方向，导线长度保持不变．

（1）试问在时线圈中感应电流的方向和大小；

（2）求在内线圈产生的焦耳热；

（3）在内，将正方形闭合线圈迅速地拉变成圆形闭合线圈，求通过导线横截面的电荷量。

参考答案：

1．C

【解析】

【详解】

AB．由图可知，B中电流为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场向外；由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能为：向外减小或向里增大；若原磁场向里，则A中电流应为顺时针，故A应带正电，因磁场变强，故A中电流应增大，即A的转速应增大；AB均错误。

CD．若原磁场向外，则A中电流应为逆时针，即A应带负电，且电流应减小，即A的转速应减小，；D错误，C正确。

故选C。

2．A

【解析】

【详解】

当线圈从位置1竖直下落至位置2的过程中，穿过线圈的磁通量先逐渐减小，后反向增大，由楞次定律可得，从左向右看，线圈中的感应电流的方向为始终顺时针，BCD错误，A正确。

故选A。

3．A

【解析】

【详解】

由图根据右手螺旋定则可知，导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，离导线越近，磁感应强度越大。

A．若线圈向右平动，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流方向为，A正确；

B．若线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流，B错误；

C．当线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流方向是，C错误；

D．当线圈以ab边为轴转动一周后将产生交变电流，由于不知道转动多少角度则无法说明线圈内感应电流的方向，D错误。

故选A。

4．D

【解析】

【详解】

AB．根据安培定则，通电直导线的磁场在上方垂直纸面向里，下方垂直纸面向外．线框从上向下靠近导线的过程，向里的磁场磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流；穿越导线时，上方向里的磁场和下方向外的磁场叠加，先是向里的磁通量减小，一直减小到零，之后变成向外的磁通量，并逐渐增大，直至最大，这一过程线框中产生顺时针方向的电流；向外的磁通量变成最大后，继续向下运动，向外的磁通量又逐渐减小，这时的电流方向又变成了逆时针。所以整个过程中，穿过线框的磁通量是：向里增加→向里减小→向外增大→向外减小；→线框中感应电流方向依次为逆时针→顺时针→逆时针，故选项AB错误；

CD．根据楞次定律，感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动，故线框所受安培力的方向始终向上，线框所受合力为重力与安培力之差，不会超过重力，所以加速度一直不超过重力加速度，故C错误，D正确。

故选D。

5．C

【解析】

【详解】

由右手定则可知

当加速运动时，在线圈中产生变大的感应电流，则通电螺线管的磁场增强，在线圈产生感应电动势，根据楞次定律可知

故C正确，ABD错误。

故选C。

6．D

【解析】

【详解】

A．从左向右看，铜盘沿顺时针方向转动，由右手定则可知内部电流从铜片C流向铜片D，所以铜片D处的电势高于铜片C处的电势，A错误；

B．铜盘按图示方向匀速转动，会在原线圈M中产生大小、方向均不变的恒定电流，与之同一铁芯的副线圈N中磁通量没有变化，故不产生感应电流，电流计G的指针不偏转，B错误；

C．铜盘切割磁感线产生的感应电动势为

铜盘按图示方向加速转动时，电动势方向不变，大小增大，与之相连的原线圈M中的电流增大，根据楞次定律可知副线圈N中产生逆时针方向的感应电流（俯视看），电流从灵敏电流计G的右端接线柱流入，故电流计G的指针向左偏转，C错误；

D．铜盘切割磁感线产生的感应电动势为

铜盘按图示方向减速转动时，电动势方向不变，大小减小，与之相连的原线圈M中的电流减小，根据楞次定律可知副线圈N中产生顺时针方向的感应电流（俯视看），电流从灵敏电流计G的左端接线柱流入，故电流计G的指针向右偏转，D正确。

故选D。

7．A

【解析】

【详解】

A．t1时刻螺线管中电流均匀增大，由安培定则可知，从下向上穿过金属圆盘的磁通量均匀增大，由楞次定律可知，金属圆盘此时有向上运动的趋势，受到向上的磁“浮力”，A正确；

B．t2时刻螺线管中电流不变，因而穿过金属圆盘的磁通量不变，没有感应电流产生，所以也没有磁“浮力”，B错误；

CD．t3时刻到t4时刻，螺线管中电流减小，因而穿过金属圆盘的磁通量减小，由楞次定律可知，圆盘有向下运动的趋势，即受到向下的“拉力”，CD错误。

故选A。

8．D

【解析】

【分析】

本题考查楞次定律相关知识。

【详解】

A．若将金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可知，金属环将向右运动，仍可以弹射出去，A错误；

B．固定线圈上突然通过直流电流，穿过金属环的磁通量增大，根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬间，有缩小的趋势，B错误；

C．电流一定时，线圈匝数越多，形成的磁场越强，通电瞬间金属环的磁通量变化率越大，则金属环中产生的感应电流越大，又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反，则金属环被弹射出去的作用力越大，故金属环的加速度越大，C错误；

D．在闭合开关的瞬间，穿过金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可知，金属环中产生的感应电流从左侧看沿逆时针方向，D正确。

故选D。

9．C

【解析】

【详解】

A．由公式U=Ed可知，在匀强电场中两点间电势差U等于电场强度E与两点间沿电场方向距离d的乘积， A错误；

B．一根通电直导线在某个空间没有受到磁场力的作用，可能是空间没有磁场，也可能是电流的方向与磁场方向平行，B错误；

C．楞次定律其实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现， C正确；

D．由可知，当电路处于断路状态时I=0，E=U。所以电源电动势在数值上等于断路状态时的路端电压，但二者不能等同。电动势是描述电源性质的重要物理量，是非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功，而电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。D错误。

故选C。

10．D

【解析】

【关键能力】

本题考查法拉第电磁感定律、楞次定律、运动的分解等知识，考查考生的逻辑推理能力。

【详解】

线圈运动过程中，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律和右手螺旋定则可知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据“来拒去留”可知，通电直导线对线圈有水平向左的安培力，则线圈在垂直于通电直导线方向上做减速运动，直至速度减为零，由于穿过线圈的磁通量大小不再改变，所以线圈中没有感应电流产生，线圈将以的速度沿着平行于通电直导线方向做匀速直线运动，综上所述，ABC错误，D正确。

故选D。

11．AC

【解析】

【详解】

由题意可知，当磁铁向右运动时，即靠近螺线管，导致穿过的磁通量变大，因此根据楞次定律，则有感应电流产生，小车为阻碍磁铁靠近，小车将对磁铁有向左的力，同时小车受到向右的力，向右运动，故选AC。

12．AB

【解析】

【详解】

A．由题意可知，穿过闭合回路的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可知，中的感应电流方向从a到b，选项A正确；

BC．根据

可知，ab中的感应电流大小不变，选项B正确，C错误；

D．所受的安培力

F=BIL

因B逐渐减小，IL不变，则安培力逐渐减小，选项D错误。

故选AB。

13．AD

【解析】

【详解】

AB．当导线L向左平移，即逐渐远离线圈，导致穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，根据右手螺旋定则，可知，线圈所处的磁场方向垂直纸面向里，依据楞次定律，则产生感应电流的方向为abcda，故A正确，B错误；

CD．当导线L向右平移，即逐渐靠近线圈，导致穿过线圈的磁场增大，即穿过线圈的磁通量增大，根据右手螺旋定则，可知，线圈所处的磁场方向垂直纸面向里，依据楞次定律，则产生感应电流的方向为adcba。故C错误，D正确。

故选AD。

14．CD

【解析】

【详解】

A．根据闭合电路欧姆定律得

知磁感应强度的变化量越大，则电流越大，磁感应强度的变化率最大值为0.1，则最大电流

故A错误；

B．根据楞次定律可知，在时间0~5s内感应电流的方向先顺时针后逆时针，故B错误；

C．当电流最大时，发热功率最大，则

故C正确；

D．根据

因为在时间0~5s内，磁通量的变化量为零，则通过线圈某横截面的总电量为零，故D正确。

故选CD。

15．     变小     变大     不变

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]铅球相当于口朝下的线圈，当滑动变阻器的滑动头向右移动时，电流增大磁场增强，由楞次定律可知线圈与铅球互相排斥，则拉力变小。

（2）[2]理由类似于上面，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，电流减小，由楞次定律可知线圈与铅球互相吸引，则拉力变大。

（3）[3]滑动变阻器的滑动端不移动时，电流没有变化，则铅球没有感应电流出现，则拉力不变。

16．     收缩     变小     左     收缩

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]ab棒在恒力F作用下，速度增大，切割磁感线运动产生的电动势

E=Blv

增大，abdc中的感应电流增大，abdc内磁场增强，穿过圆环L的磁通量增大，所以圆环有收缩的趋势。

[2]ab棒受到的安培力

F′=

逐渐增大，由

F-=ma

知，加速度a逐渐减小，故速度增大得越来越慢，因此通过圆环L中的磁通量的变化率逐渐变小，圆环内产生的感应电流逐渐变小。

（2）[3][4]变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势。

17．     静止不动     向右减速或向左加速

【解析】

【分析】

【详解】

[1] 杆向左匀速运动，产生的是恒定感应电动势，流过是恒定电流，穿过的磁通量不变化，没有感应电动势，cd杆静止不动。

[2] 杆向右减速，根据右手定则，知在ab杆上产生减小的a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生向上减弱的磁场，该磁场向下通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，cd杆向左运动。

杆向左加速，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的b到a的电流，根据安培定则，在L1中产生向下增大的磁场，该磁场向上通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，cd杆向左运动。

18．     b到a     A

【解析】

【分析】

【详解】

[1]当磁体运动到如图所示的位置时，线圈中的磁通量正在增大，感应电流所产生的磁场的方向竖直向下，根据右手定则可判定电流方向从b到a；

[2]磁体进入线圈的过程中，线圈中有感应电流；磁体完全进入线圈后，线圈内的磁通量保持不变，感应电流为零，磁体在线圈内加速下落；磁体离开线圈时的速度大于磁体进入线圈时的速度，感应电流也大于磁体进入线圈过程中的感应电流。故选A。

19．见解析

【解析】

【详解】

（1）缓冲滑块接触仿真水平月面时，滑块立即停止运动，此后探测器主体继续向下运动，矩形线圈将切割超导线圈产生的磁感线而产生感应电流，同时感应电流受到磁场的安培力作用，该安培力的方向与运动方向相反，从而阻碍探测器主体向下运动，起到缓冲的作用；

（2）该装置在缓冲过程中探测器主体的机械能转化为线圈的电能。

20．见解析

【解析】

【详解】

1．将线框abcd向右匀减速平移，其磁通量减小，根据楞次定律，则产生逆时针方向感应电流；

2． 将线框abcd向纸面外平移，穿过线圈的磁通量不变化，不产生感应电流；

3．将线框abcd以ad为轴向外转动60°，穿过线圈的磁通量不变化，不产生感应电流；

21．（1）0.4A，根据楞次定律电流方向C到A（向右）；（2）4J；（3）3.2m/s

【解析】

【详解】

（1）电路中感应电动势为

感应电流的大小为

根据楞次定律电流方向C到A（向右）。

（2）电路横截面通过的电荷量所用时间为

R产生的热量为

（3）导体棒的运动速度为

22．（1）10A，逆时针；（2）600J；（3）2.74C

【解析】

【详解】

（1）在时线圈中感应电动势

感应电流

根据楞次定律，电流方向为逆时针方向；

（2）在1~3s内产生的感应电动势大小与0~1s内的感应电动势相同，则在内线圈产生的焦耳热

（3）在内，将正方形闭合线圈迅速地拉变成圆形闭合线圈， 根据

可得

通过导线横截面的电荷量

解得